试卷代号：1123 座位■ 中央广播电视大学2006一2007学年度第二学期“开放本科”期末考试（半开卷） 土木工程专业； 流体力学试题 2007年7月 题 号 二 三 四 总分 分 数 得分 评卷人 一、选择题（在下列命题中选择出正确的说法，添在括号内。每小题 2分，共10分) 1.在静水中取一六面体，分析其所受的外力：作用在该六面体上的表面力有() A.切向力、正压力 B.正压力 C.正压力、重力 D.切向力、重力 2.在水箱上接出一条逐渐收缩锥形管道，末端设有阀门以控制流量，当水箱内水面不变、 阀门开度一定时，管中水流为() A.恒定均匀流 B.恒定非均匀流 C.非恒定均匀流 D.非恒定非均匀流 3.等直径圆管中层流的过流断面流速分布是() A.呈抛物线分布 B.呈对数线分布 C.呈椭圆曲线分布 D.呈双线分布 4.流体内部某点压强为2个工程大气压，用液柱高度为() A.10米水柱 B.22米水柱 C.20米水柱 D.25米水柱 5.总水头线与测压管水头线的基本规律之一，是：() A.总水头线总是沿程升高 B.总水头线总是在测压管水头线的上方 C.测压管水头线沿程升高 D.测压管水头线总是沿程下降的 768
试卷代号:1123 座位号[工口 中央广播电视大学2006-2007学年度第二学期“开放本科”期末考试(半开卷) 土木工程专业 流体力学 试题 2007年 7月 题 号 四 总 分 分 数 得 分 评卷人 一、选择题(在下列命题中选择出正确的说法，添在括号内。每小题 2分 .共 10分 ) 1.在静水中取一六面体，分析其所受的外力:作用在该六面体上的表面力有( ) A.切向力、正压力 B.正压力 C.正压力、重力 D.切向力 、重力 2.在水箱上接出一条逐渐收缩锥形管道，末端设有阀门以控制流量，当水箱内水面不变、 阀门开度一定时，管中水流为( ) A.恒定均匀流 B.恒定非均匀流 C.非恒定均匀流 D.非恒定非均匀流 3.等直径圆管中层流的过流断面流速分布是( ) A‘呈抛物线分布 F3.呈对数线分布 C.呈椭圆曲线分布 D.呈双线分布 4.流体内部某点压强为 2个工程大气压，用液柱高度为( ) A. 10米水柱 13. 22米水柱 C. 2。米水柱 D. 2 5米水柱 5.总水头线与测压管水头线的基本规律之一，是 :( ) A.总水头线总是沿程升高 B.总水头线总是在测压管水头线的上方 C.测压管水头线沿程升高 D.测压管水头线总是沿程下降的 768
得分 【评卷人 二、判断题（判断下列说法是否正确。若正确在括号内划√，否则划 X。每小题2分，共12分) 1.理想流体与实际流体的区别仅在于，理想流体具有不可压缩性。() 2.无论流体作何种运动，流体内任何一个水平面都是等压面。() 3.在恒定流情况下，流线与迹线重合。(） 4.对于渐变流，过流断面上动水压强分布符合静水压强分布规律( ) 5.壁面粗糙的管道一定是水力粗糙管。() 6.在进行水力计算时，短管是指管道几何长度较短的管道。() (本题若全为√或全为X,或规律性判断不给分) 得分 评卷人 三、简答题（每小题5分，共20分） 1.等压面是水平面的条件有哪些？ 2.管道内流态为紊流时，水力光滑与水力粗糙是如何定义的？ 3.写出管流和明渠水流雷诺数的表达式，并说明其层流、紊流的判别标准？ 4.如图所示，平板闸门置于水中，当上游水位均上升1米（虚线位置）时，试问： 图(a)(b)中闸门所受的静水总压力及作用点是否改变？（提示：画压强分布图分析） A 又 I m B B 777777777777777 777777777777777 (a) (b) 769
得 分 评卷人 二、判断题 (判断下列说法是否正确。若正确在括号内划了 ，否则划 X。每小题 2分 ，共 12分) 1.理想流体与实际流体的区别仅在于，理想流体具有不可压缩性。 2.无论流体作何种运动，流体内任何一个水平面都是等压面。( 3.在恒定流情况下 ，流线与迹线重合。( ) 4.对于渐变流，过流断面上动水压强分布符合静水压强分布规律( 5.壁面粗糙的管道一定是水力粗糙管 。( ) 6.在进行水力计算时 ，短管是指管道几何长度较短的管道 。( (本题若全为丫或全为X，或规律性判断不给分) 得 分 评卷人 三、简答题(每小题 5分 ，共 20分) 1.等压面是水平面的条件有哪些? 2.管道内流态为紊流时，水力光滑与水力粗糙是如何定义的? 3.写出管流和明渠水流雷诺数的表达式，并说 明其层流、紊流的判别标准? 4.如图所示 ，平板闸门置于水中 ，当上游水位均上升 1米(虚线位置)时，试问 : 图(a) (b)中闸门所受的静水总压力及作用点是否改变?(提示 :画压强分布图分析) lm悦 } (a) (b) 769
得分 评卷人 四、计算题（共58分） 1.在封闭水箱中，h=1.5m,x=0.5m(如图)，压力表读数为4.9kN/m2,求水面相对压强 及其真空度。(18分) 2.水闸宽度b=2m,两侧都有水，左侧水深h:=3m,右侧水深h2=2m,试求作用在闸门 上的静水总压力及作用点的位置？(18分) d 3.如图所示，左侧为密闭水箱，水通过一管道流入右侧水箱，已知左水箱内自由表面相对 压强p=29.4kPa,两水箱液面高差H=2.0m,管长l=5m,管径d=0.20m,管路沿程水头损 失系数入=0.02，在恒定流情况下，求通过流量。(22分) P 770
得 分 评卷人 书 四、计算题 (共 58分 ) 1.在封闭水箱中，h=1. 5m, z=0. 5m(如图)，压力表读数为 4. 9kN/澎 ，求水面相对压强 及其真空度。(18分) 2.水闸宽度 h=2m，两侧都有水，左侧水深 hl =3m，右侧水深 hZ=2m，试求作用在闸门 上的静水总压力及作用点的位置?<18分) 3.如图所示，左侧为密闭水箱，水通过一管道流人右侧水箱，已知左水箱内自由表面相对 压强p=29. 4kPa，两水箱液面高差H=2. 0m，管长1=5m，管径d=0. 20m，管路沿程水头损 失系数 }=0. 02，在恒定流情况下，求通过流量。(22分) 770
试卷代号：1123 中央广播电视大学2006一2007学年度第二学期“开放本科”期未考试（半开卷） 土木工程专业 流体力学试题答案及评分标准 (供参考) 2007年7月 一、选择题（每小题2分，共10分） 1.B 2.B 3.A 4.C 5.B 二、判断题（判断下列说法是否正确。若正确在括号内划√，否则划X。每小题2分，共12分） 1.× 2.X 3./ 4./ 5.X 6.X (本题若为√或全为X,或规律性判断不给分) 三、简答题（每小题5分，共20分） 1.答：(1)必须是同一种流体。 (2)必须是连续流体。 (3)必须是单一重力作用条件下。 (4)必须为静止流体。 (5分) 2.答：固体边界表面存在当量粗糙度K,流体运动时在固体边界存在粘性底层8； (1)当粘性底层6远远大于当量粗糙度K(K66),称为水力粗糙。 (2分) 3.答：管流：Re=,Re>2000(紊流)Re5OO(紊流)Re<5O0(层流)。 (5分) 4.答： (1)图(a)中闸门所受的静水总压力及作用点改变。静水总压力变大，作用点升高。 (2)图(b)中闸门所受的静水总压力及作用点不变。 (5分) 771
试卷代号:1123 中央广播电视大学20Q6-2007学年度第二学期“开放本科”期末考试(半开卷) 土木工程专业 流体力学 试题答案及评分标准 (供参考) 2007年 7月 一、选择题(每小题 2分 ，共 10分 ) 13 2.B 3.A 4.C 5.13 二、判断题(判断下列说法是否正确。若正确在括号内划丫，否则划K。每小题 2分，共 12分) 义 2.又 3.丫 4.丫 5.K 6.X (本题若为丫或全为X，或规律性判断不给分) 三、简答题 (每小题 5分 ，共 加 分) 1.答:}}}必须是同一种流体。 }2}必须是连续流体。 }}}必须是单一重力作用条件下。 C4)必须为静止流体 。 }5分) z.答:固体边界表面存在当量粗糙度 K，流体运动时在固体边界存在粘性底层 s; (1)当粘性底层 8远远大于当量粗糙度 K (K CO. 48)，粘性底层完全掩盖当量粗糙度 K, 称为水力光滑。 (2)当粘性底层不能掩盖当量粗糙度 K 时(K > 68)，称为水力粗糙。 3.答:管流:Re=叫,Re}2000(紊流)ReG2000(层流)。 明渠水流:Re=巫,Re>500(紊流)ReG500(层流)。 4.答 : (1)图(a)中闸门所受的静水总压力及作用点改变。静水总压力变大，作用点升高。 (2>图(b>中闸门所受的静水总压力及作用点不变。 (3分) (2分) C5分) C5分) 771
四、计算题（共58分）】 1.解： (1)将压力表读数换算为水柱高：p=4.9/9.8=0.5m (4分) (2)列方程：p十pgh=pg之十p 0=pg2-pgh+p=10009.8×0.5-1000X9.8×1.5+1000×9.8×0.5 =-4.9kN=-0.5m水柱 (10分) (3)px=0.5m水柱 (4分) 答：水箱中水面相对压强：p。=一4.9kN/m,其真空度为px=0.5m水柱。 2.(1)画出静压强分布图。 (2)计算两侧静水压力及静水总压力： ,=gA1=100X9.8X3.3X2=88.2kN 2 2 A=22A:=100X9.8X2.2X2=39.2kN 2 p=1-p2=88.2-39.2=49.2kN (9分) (3)求静水总压力的作用点。（设作用点距渠底的距离为e) =0.67m pe=pier-prer e=p4-p丝=88.2×1-39,2X0.67-1.26m 49.2 答：静水总压力p=39.2kN,方向向右。 静水总压力的作用点在闸门的对称轴上，距渠底的距离e=1.26m。 (9分) 3.解：以右水箱水面为基准面，取a=1.0,管道进口局部损失51=0.5，管道出口局部损失 5.=1.0,管中流速0 (1)把左水箱内自由表面压强换算成液柱高度 pg1000X9.8=3m(水柱) 卫= 29400 (6分) (2)列能量方程： H+2+0=0+0+0+3+A+5.)话8 772
四、计算题 (共 58分 ) 1.解 : (1)将压力表读数换算为水柱高:p=4. 9/9. 8=0. 5m (2)列方程:p。十pgh= pgz+ p po =pgz一pgh } p二1000X9.8X0.5一1000X9.8X1.5+1000X9.8X0.5 =一4. 9kN=一0. 5m水柱 (3)pK=0.5m水柱 答:水箱中水面相对压强:po =-4. 9kN/mz，其真空度为 pK=O. 5m水柱。 2. (1)画出静压强分布图。 (4分) (10分) (4分) (2)计算两侧静水压力及静水总压力: ng h， 1000X9. 8X3 。、，。 。。 。，、了 p厂}‘=嘿2} }一1}‘=兰竺共艺苦止生竺二·3 X 2=88. 2kN }}h}. 1000只9. 8X2 p。z‘一‘澡2毕A一z‘一竺丝兰手艺兰竺 ·2X2一39. 2kN PPGA一pz =88. 2一39. 2=49. 2kN (3)求静水总压力的作用点 。(设作用点距渠底的距离为 。) (9分) _h,_ 2 3 3 m 己 = 0. 67m 一. 0 -- 土 3 -- 一3 凡 仑 -- 一3 pe=pie，一pzez e=pi e, -pz ez=88. 2兰竺-39.2X生67= p 49. 2 26m 答:静水总压力 p=39. 2kN，方向向右。 静水总压力的作用点在闸门的对称轴上 ，距渠底的距离 。=1. 26mo (9分) 3.解:以右水箱水面为基准面，取。=i. 0，管道进口局部损失},=0.5，管道出口局部损失 }},=1. 0，管中流速v (1)把左水箱内自由表面压强换算成液柱高度 卫= 29400 pg 1000X9. 8 二3m(水柱) (6分) (2)列能量方程: H+立-{- 0 Pg 一。+。十。+C },+*弃 a }-}’})其乙9 772
2+g=o.5+0.02品2+1.o装 01 v√2g·5=7.0m/s (10分) (3)流量： ==92.7=0.2198m./s=219.82/s Q=xd2 4 答：通过流量Q=0.2198m3/s。 (6分) 773
2-}3= (0. _八 5 5.十 U. UL } rt'1 u .乙 。) 乙 vzg 1 ，。 -}丫乙9‘“一 7. Om/s (10分) (3)流量 : _ }rd2 }.l= 一丁 任 一v= n.0. 2Z·7二0. 2198m}./s=219. 8l/s 答:通过流量 Q=O. 2198m3/so (6分) 773